Dziękuję. Posłuchaj tego artykułu, korzystając z powyższego odtwarzacza. ✖

Naukowcy zajmujący się pszczołami z Uniwersytetu im. Heinricha Heinego w Düsseldorfie (HHU), kierowani przez profesora dr Martina Beye’a, zidentyfikowali nowy gen u pszczół miodnych, który jest odpowiedzialny za dymorficzne różnicowanie oczu między samcami i samicami tego gatunku. W czasopiśmie naukowym naukowcy zaprezentowali teraz ten gen i wyciągnięte z niego wnioski genetyki ewolucyjnej Komunikacja natury.

Różnice między samcami i samicami są bardzo powszechne w organizmach zwierzęcych. Nie ograniczają się one wyłącznie do zróżnicowania morfologicznego – tj. różnic w formie i budowie zwierząt – ale wpływają również na fizjologię i zachowanie. Dotyczy to zarówno bezkręgowców, jak i kręgowców. Ten „dymorfizm płciowy” przyczynia się do różnorodności biologicznej organizmów, czego przykładem jest kolorowe upierzenie i ogony samców pawi lub ubarwienie motyli.

Jednak nasza wiedza na temat mechanizmów rozwojowych i ewolucyjnych rządzących tym dymorfizmem jest wciąż ograniczona. Gen regulatora rozwoju, „gen dsx”, został zidentyfikowany w genetycznych organizmach modelowych. Ale sam ten gen nie może określić dymorfizmu płciowego w innych organizmach. Ponadto nie było wiadomo, w jaki sposób w trakcie ewolucji pojawiła się specyficzna dla płci funkcja rozwojowa, ponieważ przewaga jednej płci generuje niekorzyść drugiej płci.

Specjalistyczną dziedziną grupy roboczej kierowanej przez profesora Martina Beye’a z Instytutu Genetyki Ewolucyjnej HHU jest pszczoła miodna (Apis mellifera), która wykazuje wyraźny dymorfizm w oczach samców i samic: samce mają niezwykle duże oczy złożone, co umożliwia im zlokalizować królową podczas lotów godowych. Samice mają małe oczy złożone, które jednak wystarczają do orientacji i znajdowania kwiatów.

Wraz ze współpracownikami z Uniwersytetu Wageningen w Holandii, profesor Beye i jego zespół zbadali cały genom pszczoły pod kątem ewentualnych specyficznych dla płci genów regulujących rozwój i zidentyfikowali to, co nazwali „gen glubschauge”.

Gen ten reguluje specyficzną dla płci morfologię oka. Naukowcy postąpili w następujący sposób: metodą CRISPR/Cas9 wyłączyli gen u samic, co spowodowało, że zwierzęta rozwinęły kształt oczu samców tego gatunku. I odwrotnie, dodali gen do samców, w wyniku czego rozwinęły się u nich oczy jak u samic. W ten sposób zidentyfikowali nowy gen rozwojowy, który pojawił się w trakcie ewolucji, znany również jako „czynnik transkrypcyjny”.

Profesor Beye: „Nasze odkrycia wskazują, w jaki sposób różnorodność drugorzędowych cech płciowych może być regulowana podczas rozwoju. Udało nam się zademonstrować następującą zasadę: Użyj oddzielnego programu instrukcji genetycznych dla każdej cechy. Nie ma ogólnej instrukcji dla organizmu jako całości u pszczół”.

Naukowcy byli również zainteresowani ewolucyjną historią „gen glubschauge”: Jak to się stało, że gen ten pełni funkcję determinującą płeć? Profesor Beye: „Nasze odkrycia rozwiązują wieloletnią zagadkę biologii ewolucyjnej. Do tej pory nie znaleziono dowodów na przypadki, w których pozytywny wpływ na ewolucję cechy płciowej nie prowadzi do niekorzystnej sytuacji u drugiej płci. Teraz jesteśmy w stanie pokazać, jak to może działać”.

Korzystając z ewolucyjnych analiz sekwencji, zespół badawczy ustalił, że ta specyficzna dla płci funkcja pojawiła się dopiero podczas ewolucji błonkoskrzydłych. Odkryli, że ekspresja specyficzna dla płci wyewoluowała jako pierwsza, podczas gdy funkcja rozwojowa pojawiła się później. Beye: „Początkowa regulacja dotycząca płci ogranicza późniejszą zmianę rozwojową tylko do jednej płci. Pokazaliśmy więc ścieżkę molekularną, dzięki której dymorfizm płciowy może ewolucyjnie powstać”.

Odniesienie: Netschitailo O, Wang Y, Wagner A, Sommer V, Verhulst EC, Beye M. Funkcja i ewolucja przełącznika genetycznego kontrolującego dymorfizm płciowy różnicowania oczu u pszczół miodnych. Komunikacja nat. 2023;14(1):463. doi: 10.1038/s41467-023-36153-4.

Ten artykuł został ponownie opublikowany z następujących materiałów. Uwaga: materiał mógł zostać zredagowany pod względem długości i treści. Aby uzyskać więcej informacji, skontaktuj się z cytowanym źródłem.